Les géosciences marines sont la géologie* et la géophysique* marines.
La géologie marine étudie les fonds océaniques, leur morphologie, la nature des sédiments* qui les recouvrent, leur structure et les processus qui ont modelé leur formes présentes et passées.
La géophysique marine étudie quant à elle l’origine et la dynamique des fonds marins. Elle emploie des techniques comme la gravimétrie*, la sismique* ; étudie le magnétisme*. Elle travaille en relation avec la géologie et s’intéresse ainsi à la théorie de la tectonique des plaques* (processus entre la croûte océanique et la croûte continentale), les risques naturels, les ressources énergétiques et minérales.
La morphologie des fonds marins est composée de trois grands domaines : les marges continentales (actives, a ; passives, b) les bassins océaniques (c) et les dorsales océaniques (d).
Dans les bassins océaniques, on trouve aussi les grandes fosses (e) : elles atteignent les profondeurs les plus importantes, elles sont longues et étroites et se situent entre 4 000 et 6 000 mètres en dessous du bassin océanique. C’est-à-dire à une profondeur pouvant aller jusqu’à environ 10 000 mètres ! Elles sont peu nombreuses, on en compte une trentaine. La plupart se situent dans l’océan Pacifique. Par exemple, la très profonde fosse des Mariannes (en bordure de l’archipel des Mariannes, dans l’océan Pacifique) atteint 11 034 mètres de profondeur.
- les marges continentales (a et b)
Ce sont les parties immergées des blocs continentaux, elles font la transition entre le continent et le plancher océanique. Elles représentent environ 20 % de la surface totale des océans. Ces marges s’étendent de la ligne de côte jusqu’à 2 000-3 000 mètres de profondeur. Il y a deux types de marges. Les marges de type Atlantique sont stables (a, marges passives), c’est-à-dire qu’elles ne présentent pas d’activité sismique actuellement. Dans ce type de marges, le passage de la croûte continentale à la croûte océanique se fait au sein de la même plaque lithosphérique* et résulte de la déchirure d’un continent. Les marges de type Pacifique sont actives (b), elles présentent une activité sismique*, tectonique* et volcanique. Elles sont créées par la déformation de la croûte terrestre résultant de la convergence de deux plaques lithosphériques.* On parle de zone de subduction, c’est-à-dire que la plaque océanique s’enfonce sous la plaque continentale.
Les marges sont elles-mêmes composées de trois zones : un plateau, une pente (ou talus) et un glacis* continental.
Le plateau continental est la zone qui prolonge le continent, de la zone intertidale* jusqu’à une profondeur moyenne de 200 mètres qui correspond à une rupture de pente. Les reliefs y sont peu marqués. Les sédiments présents sont d’origines variées mais essentiellement de provenance continentale. Les plateaux continentaux sont plus ou moins étendus : de quelques mètres à plusieurs centaines (10% de la surface de l’océan Atlantique).
La pente (ou talus continental), de faible largeur, s’étend de la rupture de pente (à environ 200 mètres de profondeur) jusqu’à 2 000/3 000 mètres de profondeur. La pente est importante, en moyenne de 3 à 10% d’inclinaison mais elle peut atteindre jusqu’à 40% ! Le relief y est très accidenté, on y trouve des falaises et des canyons.
Le glacis* continental dont l’inclinaison est inférieure à 1%, est recouvert par une couche de sédiments* qui provient du continent par des phénomènes d’érosion* ou d’un phénomène de drainage par les fleuves. Il se trouve au pied du talus, entre 2 000 et 4 000 mètres de profondeur. On y trouve aussi des sédiments d’origine océanique, ce sont les particules organiques issues des squelettes des animaux morts qui tombent sur le fond.
- les bassins océaniques (c)
Au delà des marges continentales, on trouve les bassins océaniques qui représentent environ 76% de la surface des océans. Ces bassins sont essentiellement les plaines abyssales situées entre 3 000 et 6 000 mètres de profondeur. On rencontre des plaines très plates ou bien parsemées de collines. Leur fond est la croûte océanique. En plus des collines, on trouve aussi de façon disséminée des seuils*, des monts sous-marins, et des montagnes (de 200 à 1 000 mètres au dessus du fond marin).
- les dorsales océaniques (d)
Les dorsales océaniques ont été découvertes au début du 20e et les rifts* en 1950. C’est le long des dorsales actives et sur les rifts*, que se trouvent les sources hydrothermales. La première a été découverte en février 1977 au cours d’une mission géologique du submersible américain Alvin.
Les dorsales océaniques s’étendent sur plus de 70 000 kilomètres. Elles constituent une chaîne de montagnes, aux reliefs accidentés, culminant à environ 2 000 mètres au dessus du fond marin. Parfois elles émergent en surface comme en Islande.
Au milieu de cette chaîne de montagnes, on trouve une vallée axiale nommée rift* (f). Un rift est un fossé tectonique long de plusieurs centaines ou de plusieurs milliers de kilomètres, correspondant à une zone de fracture de l’écorce terrestre.
C’est là que se forme la croûte océanique : à cet endroit, les plaques tectoniques s’écartent, et laissent remonter le magma sous-jacent (liquide formé à l’intérieur de la Terre par fusion partielle du manteau supérieur) qui se solidifie et forme de nouveaux pans de plancher océanique.
La découverte des dorsales océaniques a été essentielle pour la compréhension de l’évolution de la Terre et notamment pour l’élaboration de la théorie de la tectonique des plaques*, selon laquelle la lithosphère solide est découpée en plaques en mouvements les unes par rapport aux autres sur une matière plus visqueuse : l’asthénosphère.
Les mouvements des plaques (déplacements de 1 à 18 centimètres par an suivant les différentes plaques) sont dus aux phénomènes de convection thermique à l’intérieur de l’asthénosphère.
Explication : Soumises à une forte différence de température entre la base du manteau inférieur (température moyenne d’environ 3000°C) d’une part et la transition asthénosphère- lithosphère (température moyenne d’environ 1330°C) d’autre part, les parties chaudes des roches du manteau, moins denses, auront tendance à s’élever, tandis que les parties froides, plus denses, auront tendance à s’enfoncer.
C’est grâce aux progrès de la technique que la connaissance de la structure des fonds marins a pu progresser (sondeurs*, submersibles, télédétection spatiale*, techniques de forage*, de dragage*).
Pour en savoir plus sur les géosciences marines : Opération Famous